Wyniki InMoTEP etap II
Interferometryczny Monitoring Terenu Polski etap II
Realizacja: 01.04.2021 - 30.06.2024
Kierownik projektu: dr Maria Przyłucka
Deformacje powierzchni zidentyfikowane na punktach z serwisu EGMS były przeliczone w dwóch kierunkach: kierunku pionowym (Up-Down) oraz kierunku poziomym (East-West). Na podstawie analizy zbioru danych zaobserwowano, że większość obszaru Polski jest stabilna, jednak istnieje wiele obszarów charakteryzujących deformacjami związanymi z eksploatacją górniczą w kierunku pionowym (np. Górnośląskie Zagłębie Węglowe, Lubelskie Zagłębie Węglowe, Legnicko-Głogowski Okręg Miedziowy, Kopalnia Węgla Brunatnego „Bełchatów”) i kierunku poziomym (np. rejon Górnośląskiego i Lubelskiego Zagłębia Węglowego 
oraz Legnicko-Głogowski Okręg Miedziowy). Wartości deformacji poziomych okazały się jednak niewielkie na całym obszarze kraju w porównaniu z deformacjami pionowymi. Dla przemieszczenia pionowego maksymalna zarejestrowana wartość dodatnia wynosiła 29,7 mm/rok, podczas gdy maksymalna wartość ujemna -109,1 mm/rok. Natomiast dla przemieszczenia w kierunku poziomym maksymalna zarejestrowana wartość dodatnia (ruch w kierunku wschodnim) wynosiła 43,0 mm/rok, podczas gdy maksymalna wartość ujemna (ruch w kierunku zachodnim) -44,3 mm/rok.
W wyniku analiz geostatystycznych na podstawie prawie 4 mln punktów pomiarowych serwisu EGMS wyznaczono lokalizacje, gdzie zdaniem zespołu, występowały deformacje istotne w skali kraju. Każde z tych miejsc przejrzano także manualnie, w kontekście występujących tam deformacji, rozkładu punktów PS oraz prowadzonej działalności górniczej.
Jedną z lokalizacji (24), na której wykryto obszar niewielkiego (do -31 mm/rok, średnio -3 mm/rok) osiadania były Żuławy Wiślane. Zaobserwowane tam zmiany powierzchni terenu miały małe wartości, ale pokrywały spójny, rozległy teren znajdujący się na obszarze depresji. Zauważono także osiadanie do -15 mm/rok w okolicach Przeworska (lokalizacja 26), gdzie widoczna jest niecka związana z wydobyciem gazu ziemnego.
Na obszarze Wieliczki (25) zarejestrowano największe przemieszczenia -23 mm/rok w jej środkowej części. Obszar ten w dużym stopniu jest pokryty zabudową, co zapewniło otrzymanie wiarygodnej informacji o granicach występowania zmian terenu. Duże wartości osiadania zarejestrowano także na obszarze Legnicko-Głogowskiego Okręgu Miedziowego (23). Widoczne było osiadanie, związane z wydobyciem kilku złóż rud miedzi (Polkowice, Lubin-Małomice, Rudna, Sieroszowice). Największa zarejestrowana wartość deformacji wynosiła -45 mm/rok.
Niewielkie osiadanie, do -14 mm/rok, zaobserwowano nad złożami ropy naftowej i gazu ziemnego w okolicach Kostrzynia nad Odrą (20, 18, 28). Na obszarze wydobycia węgla brunatnego w Bełchatowie (8) zauważono, że w latach 2016-2020 systematyczne wydobycie złoża pogłębiło dwa otwory na powierzchni średnio o 7 mm/rok (deformacje jednak faktycznie mogły być większe ze względu na brak danych w środkowej części odkrywki). Maksymalne przemieszczenie ujemne, jakie zaobserwowano na danych EGMS wynosiło -17 mm/rok. Można również zaobserwować podnoszenie terenu, związane z nasypami na hałdach. Ma ono średnią wartość 10 mm/rok, a największą 20 mm/rok.
Zarejestrowano osiadanie powierzchni terenu spowodowane podziemnym wydobyciem węgla brunatnego na trójstyku granic Niemiec, Czech i Polski w Kotlinie Żytawskiej (5). Na mapie średnich prędkości pionowych widać dwie niecki obniżeniowe, o największej zarejestrowanej wartości -92 mm/rok. Na obszarze Lubelskiego Zagłębia Węglowego mapa średnich prędkości w kierunku pionowym uwidoczniła nieckę obniżeniową powstałą nad złożem Bogdanka. Zarejestrowane osiadanie występuje w granicach terenów górniczych Ludwin, Puchaczów V i Stręczyn - najwyższa wartość wynosiła -41 mm/rok.
Rys. 2. Mapa średnich prędkości w kierunku pionowym, pozyskanych z serwisu EGMS dla okresu 2016-2020
W ramach etapu II projektu InMoTeP stworzono dwie mapy deformacji powierzchni terenu obejmujące obszar Polski: w kierunku pionowym oraz w kierunku poziomym wschód-zachód. Każda z map zawiera dwie warstwy: warstwę pochodzącą z interpolacji wartości punktów pomiarowych i warstwę pikseli o boku 100 m, pochodzącą z punktów pomiarowych danych z serwisu EGMS.
Całość wykonanych prac w ramach podzadania opisano w
Raporcie.
Wyniki InMoTEP etap I
Interferometryczny Monitoring Terenu Polski etap I
Realizacja: 01.01.2018 - 31.12.2020
Kierownik projektu: dr Zbigniew Perski
Celem zadania było przygotowanie metodyki wdrożenie serwisu informacyjnego o deformacjach powierzchni terenu (etap I) dla obszaru całego kraju. Cel ten wychodzi naprzeciw rozwojowi nowoczesnych technik monitoringu zmian terenu, jakimi są przetworzenia interferometryczne scen satelitarnych pozyskanych w paśmie radarowym.
Serwis, którego wdrążenie planowane jest w etapie II projektu (2021-2024) będzie udostępniać informację o deformacjach w postaci mapy rastrowej i usługi WMS przedstawiających w odpowiedniej skali barw obszary, na których zachodzą deformacje oraz ich wielkość. Rozdzielczość terenowa map będzie wynosiła 100 m. Serwis wraz z infrastrukturą do przetwarzania będzie umożliwiał aktualizację map w cyku półrocznym, przy czym na potrzeby zarządzania kryzysowego lub żądanie Ministra Środowiska (np. w związku z występowaniem klęsk żywiołowych) będzie można, dla danego obszaru wytworzyć produkt o podwyższonej rozdzielczości (20 m) lub/i wykonać opracowanie dla innego okresu czasowego (w zależności od dostępności danych źródłowych).
Dodatkowo została wykonana szczegółowa analiza dynamiki zmian powierzchni terenu na obszarze Górnośląskiego Zagłębia Węglowego, o szczególnym znaczeniu dla gospodarki narodowej. Analiza obejmowała okres ostatnich 25 lat. Wykonanie tych dodatkowych produktów było dzięki udostępnieniu przez Europejską Agencję Kosmiczną, również nieodpłatnie, archiwalnych scen radarowych od 1992 r. Dodatkowe produkty przyczynią się do oceny zagrożeń infrastruktury technicznej, związanych z osiadaniem na terenach górniczych oraz występowaniem niewielkich zmian na powierzchni terenu po zakończeniu eksploatacji. Jest to szczególnie ważne na obszarach zlikwidowanych zakładów górniczych, gdzie nie prowadzi się pomiarów mobilności terenu, pomimo, że deformacje na tych terenach nadal zachodzą prowadząc do powstawania zagrożeń dla infrastruktury budowlanej, drogowej i przesyłowej. Ponadto wykonana została analiza zakresu możliwości wykorzystania map koherencji do automatycznej identyfikacji nielegalnej eksploatacji, powodującej występowanie zmian pokrycia terenu. Szczegóły na temat realizacji zadania można znaleźć w raportach (
1,
2,
3), dostępna jest także
Mapa deformacji terenów mogących powodować szkody w środowisku i zniszczenia infrastruktury technicznej obszaru Górnośląskiego Zagłębia Węglowego.
Wyniki Wysady Solne
Monitoring geodynamiczny w zakresie interferometrii satelitarnej pasa wysadów solnych w Polsce oraz próba określenia ruchliwości soli w czwartorzędzie z wykorzystaniem tomografii elektrooporowej i technik modelowania 3D
Realizacja: 2014-2019
Kierownik projektu: dr Zbigniew Perski
W ramach dotychczasowych działań PIG-PIB przetestowane zostały możliwości wykorzystania satelitarnej interferometrii radarowej do badania ruchów powierzchni terenu nad wysadem solnym Inowrocław w obrębie Niżu Polskiego, co stanowiło podstawę metodyczną do realizacji przedmiotowego tematu. W 2011 roku wykonana została również przez pracowników PIG-PIB cyfrowa baza danych o wszystkich formach solnych w Polsce, w tym wysadach. Zawiera ona rozmieszczenie form na terenie Polski (warstwy informacyjne GIS), ważniejsze parametry ilościowe i jakościowe form solnych, które zostały oszacowane i umieszczone w odpowiednio zaplanowanej strukturze bazy danych dopasowanej do rozkładu przestrzennego form.
W ramach projektu wykonywana została mapa zagrożenia naturalnymi czynnikami geodynamicznymi, do których zaliczono aktywność sejsmiczną, obecność aktywnych uskoków oraz masowe ruchy powierzchniowe gruntów. W systemie GIS zestawiano mapy geologiczne, strukturalne, geomorfologiczne, geofizyczne, sejsmologiczne, geodezyjne i naprężeniowe, które będą stanowiły dobry kontekst strukturalno-geodynamiczny dla zgłoszonych w tym projekcie analiz.
Bezpośrednim celem zadania było określenie przydatności wysadów solnych dla lokowania w nich strategicznych dla kraju inwestycji. Wykonane modele umożliwiają wstępne szacowanie ryzyka inwestycyjnego, również dla wysadów solnych, które nie będą przedmiotem badań szczegółowych. Dodatkowo, wyniki zostaną wykorzystane przy konstrukcji kompleksowego modelu geodynamiki Polski, na podstawie sieci monitoringu geodynamiki współczesnej w oparciu o permanentne pomiary geodezyjne, sejsmologiczne, geofizyczne i hydrogeologiczne. Szczegóły na temat realizacji zadania można znaleźć w
Raporcie.
Wyniki Gaz łupkowy
Monitoring osiadania powierzchni terenu w 3 wybranych lokalizacjach poszukiwań gazu w formacjach łupkowych – projekt pilotażowy
Realizacja: 2013-2017
Kierownik projektu: dr Zbigniew Perski
Celem tematu „Monitoring osiadania powierzchni terenu w trzech wybranych lokalizacjach poszukiwań gazu łupkowego” było wyznaczenie wartości osiadania powierzchni terenu na obszarach objętych poszukiwaniami złóż gazu łupkowego. Monitorowanie osiadania powierzchni terenu w trakcie poszukiwań gazu łupkowego miało polegać na ciągłym pomiarze powierzchni terenu z zastosowaniem zaawansowanych metod pomiarowych: satelitarna interferometria radarowa InSAR oraz satelitarne pomiary GNSS.
Uzasadnieniem dla podjęcia tematu było Prawo geologiczne i górnicze. Według ustawy z 9 czerwca 2011 roku (Prawo geologiczne i górnicze) obszary na których prowadzona jest eksploatacja surowców mineralnych i energetycznych (węgla kamiennego i brunatnego, ropy naftowej i gazu ziemnego) stanowią tereny górnicze, definiowane jako przestrzeń objęta przewidywanymi szkodliwymi wpływami robót górniczych zakładu górniczego. W związku z tym obszary na których obecnie prowadzone są poszukiwania, a w przyszłości planuje się wydobycie gazu łupkowego, uznaje się za tereny górnicze i obejmuje wymogiem dokumentowania niekorzystnych zmian zachodzących w górotworze i na powierzchni terenu. Zadania te leżą w zakresie obowiązków zakładu górniczego, niemniej jednak niezależne źródła danych w zakresie pomiarów deformacji stanowią podstawowy materiał dla celów sprawdzających.
Drugim bardzo poważnym argumentem dla podjęcia projektu były względy społeczne. W latach 2011 – 2013 trwała ożywiona debata społeczna stymulowana przez środowiska i organizacje „ekologów”, nierzadko jawnie bądź skrycie wspierane przez lobby przeciwników rozwoju przemysłu wydobycia gazu z formacji łupkowych w Polsce. W tym kontekście zdobyta w wyniku realizacji tematu wiedza o deformacjach powierzchni terenu bądź ich braku, poparta danymi liczbowymi jak i transparentną metodyką stanowiła niezmiernie ważny argument debaty społecznej oraz istotne uzupełnienie oceny zagrożeń dla środowiska związanych z eksploatacją gazu łupkowego. Szczegóły na temat realizacji zadania można znaleźć w
Raporcie.
W wyniku realizacji tematu „Monitoring osiadania powierzchni terenu w 3 wybranych lokalizacjach poszukiwań gazu łupkowego - projekt pilotażowy” wyznaczone zostały wartości wskaźników deformacji dla każdego z 3 wybranych poligonów badawczych: Babiak, Berejów i Lewino, z zastosowaniem następujących metod geodezyjnych:
- Pomiary satelitarne GNSS. Pomiary satelitarne GNSS zostały wykonane 5- krotnie na terenie każdego z 3 poligonów badawczych, w równych interwałach czasu przez okres realizacji tematu. GNSS (ang. Global Navigation Satellite System) to najpowszechniejszy, stosowany obecnie system nawigacji satelitarnej. Poprzez zwielokrotnienie źródeł informacji pozycyjnej oraz zapewnienie nieprzerwanego dopływu danych korekcyjnych zwiększa funkcjonalność systemu nawigacji satelitarnej GPS. GNSS bazuje na segmentach systemów GPS i rosyjskiego systemu nawigacji satelitarnej Glonass. W skład konstelacji satelitów systemu GNSS wchodzą obecnie satelity systemu GPS i Glonass, a w przyszłości także europejskiego systemu nawigacji satelitarnej Galileo.
- Pomiary interferometryczne InSAR zostały wykonane niezależnie od pomiarów GNSS. Wykonane zostało około 20 pomiarów interferometrycznych w ciągu roku dla każdego z 3 wybranych poligonów badawczych. InSAR (ang. SAR Interferometry) oznacza Satelitarną Interferometrię Radarową. InSAR to metoda teledetekcyjna wykorzystująca wzajemne przesunięcie fazy dwóch zobrazowań SAR tego samego obiektu wykonanych z nieznacznie różnych pozycji. W oparciu o różnice fazy odpowiadających sobie sygnałów radarowych z kolejnych zobrazowań SAR uzyskuje się informację o wartościach względnych rzędnej powierzchni terenu lub jej zmianach w czasie. Od ponad 10 lat InSAR jest powszechnie wykorzystywana do badania zmian ukształtowania powierzchni Ziemi.
Mapy i opracowania
Mapy i opracowania
Interferometryczny Monitoring Powierzchni Terenu Polski (InMoTeP) – etap II
Wynikowe mapy dla obszaru Polski są możliwe do wyświetlenia na geoportalu PIG-PIB.
Raporty:
Publikacje:
Mapy:
Usługa WMS:
Interferometryczny Monitoring Powierzchni Terenu Polski (InMoTeP) – etap I
Mapa:
Raporty:
Monitoring geodynamiczny w zakresie interferometrii satelitarnej pasa wysadów solnych w Polsce oraz próba określenia ruchliwości soli w czwartorzędzie z wykorzystaniem tomografii elektrooporowej i technik modelowania 3D
Raport:
Monitoring osiadania powierzchni terenu w 3 wybranych lokalizacjach poszukiwań gazu w formacjach łupkowych – projekt pilotażowy
Raport:
